CaMKII在NGF/TrkA激活HCN通道致膀胱过度活动症的作用机制研究

Overactive bladder (OAB) is a common type of urinary symptoms with high incidence,which is mainly ascribed to the increase in expression and function of HCN channel. We previously found that nerve growth factor (NGF) may play an important role in the pathogenesis of OAB via activating HCN channel, but its regulatory mechanism has not been well clarified. Current studies consider that NGF can activate CaMKII by binding to the TrkA receptor, and can regulate the function of various ion channels. We have also confirmed that the expression and phosphorylation levels of CaMKII protein were significantly increased in bladder undergoing OAB. Moreover, we have proved that CaMKII and HCN1 channel can mutually interact. So we would like to speculate that NGF is involved in the pathogenesis of OAB via activating the CaMKII by binding to TrkA receptor, and consequently activate HCN channel in the phosphorylation-dependent manner. This study aims to investigate the changes of HCN current after interfereing NGF and CaMKII at the cellular level, and to indentify the specific sites that CaMKII can phosphorylate HCN channel. Furthermore, we are going to clarify the functional role of CaMKII in the regulation of HCN channel by NGF/TrkA in animal models. All these studies will contribute to further explore the pathogenesis of OAB, and provide new therapeutic targets for OAB.

膀胱过度活动症（OAB）是一种泌尿系统高发症候群，超极化激活环核苷酸门控阳离子通道（HCN通道）的表达及功能增加是其重要的发病基础。我们前期研究发现神经生长因子（NGF）可能通过激活HCN通道在OAB的发病中发挥重要作用，但其调控机制尚未阐明。目前研究认为NGF可结合TrkA受体活化钙调蛋白激酶II（CaMKII），调节各类离子通道的功能。而我们预实验也证实，OAB时膀胱CaMKII的蛋白表达及磷酸化水平显著增加，且CaMKII与HCN1通道可以相互结合。因此我们认为，NGF结合TrkA受体可活化CaMKII，通过磷酸化激活HCN通道而参与OAB的发病。本研究拟在细胞水平检测干预NGF和CaMKII后HCN电流的变化，并明确CaMKII磷酸化HCN通道的位点，在动物模型上验证CaMKII在NGF/TrkA调控HCN通道中的作用，以探讨OAB的发病机制，为治疗OAB提供新的靶点。

膀胱过度活动症（OAB）是一类以尿急为特征的症候群，发病率较高，严重损害患者的生活质量，但其发生机制尚未完全阐明。本项目利用环磷酰胺诱导的大鼠慢性膀胱炎模型来模拟膀胱过度活动的状态，围绕OAB的发生机制展开研究。我们首先探究神经生长因子（NGF）及其受体TrkA在膀胱过度活动发生中的作用与机制。我们发现在慢性膀胱炎模型大鼠的膀胱中NGF及TrkA的表达增加，并且我们发现TrkA的表达主要增加在膀胱上皮层及膀胱ICC-LCs中。TrkA特异性抑制剂GW441756可显著改善慢性膀胱炎模型大鼠的膀胱过度活动，超极化激活环核苷酸门控（HCN）通道特异性阻断剂ZD7288可消除GW441756的上述作用，提示NGF/TrkA信号轴可通过靶向HCN通道而促进膀胱过度活动的发生。进一步，我们探究了尿紧张素II（U II）和其受体UT是否可参与膀胱过度活动的发生及其潜在机制。我们发现在慢性膀胱炎模型大鼠的膀胱中，U II及UT的表达均显著增加，并且在膀胱上皮层、逼尿肌细胞及膀胱ICC-LCs中UT的表达均明显增加。UT选择性拮抗剂SB657510可显著抑制慢性膀胱炎模型大鼠逼尿肌肌条的自发性收缩并改善其膀胱过度活动，Rho激酶选择性抑制剂Y-27632可消除SB657510对肌条自发性收缩的抑制作用，提示U II/UT轴可通过靶向RhoA/Rho激酶信号通路而促进膀胱过度活动的发生。最后，我们探究了新型机械敏感离子通道TACAN在膀胱中的表达及分布情况。我们发现在人和大鼠膀胱中，TACAN表达于膀胱上皮层、逼尿肌细胞以及传入神经纤维中，我们进一步发现在慢性膀胱炎模型大鼠膀胱中TACAN的表达水平显著提升，这些结果提示TACAN可能参与膀胱活动的调控。我们的研究结果有助于进一步阐明OAB的发生机制，并提示NGF/TrkA轴、U II/UT轴以及TACAN可作为治疗OAB的新的潜在靶点。